デバイスの表示遅延入力遅延

【ゲーム】【スマホ】デバイスの表示遅延と入力遅延について[UXとレイテンシ]

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今回は、UXに多大な悪影響を与える、デバイスの表示遅延と入力遅延について書いてみました。



スマホやゲーム機、そしてTVとモニターの「遅延(レイテンシ)」には、大きく分けると、

  • 「表示遅延」⇒ディスプレイへの画像表示が遅れる
  • 「入力遅延」⇒外部コントローラやキーボードで入力した情報のディスプレイ表示が遅れる

があります。

ディスプレイまでの表示遅延の図


※厳密には、経由するソフトウェア(エミュレータなど)や機器(変換機器)の処理の数だけ処理遅延が大小発生致します


PC用マウスやキーボードなどの入力機器は、USB端子のついたコードで本体に有線接続しますが、ゲーム機のコントローラはコードを使わないワイヤレス接続が一般的になりました。

しかし、ワイヤレス接続に用いられる「無線接続」「Bluetooth」の技術は仕組み上、伝達にロスが生じます。
※詳しい遅延速度については説明は割愛

そこで、1/60秒を競うロスを嫌うゲーマーは、ケーブル接続の入力機器を別途用意していたりします。

その他遅延のポイントには「通信環境」もあり、「有線LAN」接続と「無線LAN」接続についても、安定した通信を求めると有線接続に軍配が上がり、有線LAN接続端子の無い機器については別途「有線LAN接続USBアダプタ」等を用意して対応しています。

無線LANと有線LANの安定性の違い


それではスマートフォンはどうでしょうか。

スマートフォンでは外部コントローラなどの周辺機器は使わず本体画面を直接タッチするので遅延は無いと考えてしまいますが、遅延はあります。
大きなところで、

  • 電車やバスでの移動する際の通信基地局の切り替え(ハンドオーバー)時に、まれに電波が安定しない通信遅延
  • 高解像度ディスプレイの画像エンジン処理を通過する経路による遅延
  • 「Bluetoothキーボード」「Bluetoothコントローラ」使用時に発生する入力遅延

以上が代表的でしょうか。

Bluetooth通信により発生する通信遅延

Googleのクラウドゲームサービス「Google Stadia(スタディア)」、
Microsoftのゲームストリーミングサービス「Project xCloud(プロジェクト エックス クラウド)」が話題になっていますが、
遅延はゲーム性に大きく影響をあたえてしまうため、
「リアルタイムパズルゲーム」「アクション」「音ゲー」のジャンルについては、コンピュータゲームをストリーミング配信する仕組みは物理的に不向きと考えられています。


少々横道に反れますが、
いつの時代でも「遅延」や映像の表示速度に敏感な人と、その違いが気にならない(違いが認識しにくい)人がそれぞれいます。

1秒間のアニメーションを構成する静止画枚数の違い

1/30秒(30fps)と1/60秒(60fps)、さらに1/120秒(120fps)と数字が大きく細かくなっていけば映像はどんどんと滑らかになっていき、動体視力能力が高い人がゲーム競技を行ううえでは大きなアドバンテージになります。

※FPSは1秒間の映像を構成する1コマの静止映像の枚数の単位。60fpsは秒間60コマのアニメ

統計データはありませんが、例えば、
1/30秒(30fps)と1/60秒(60fps)の違いは大きく、判らない方でも、両方の映像を同時に見比べれば違いに気づくほどです。
しかし、
1/60秒(60fps)と1/120秒(120fps)の違いについては劇的な変化は感じられず、違いががわからない人は多くなるそうです。

「入力表示遅延」についても同じように違いが分かる人は全てではないようです。


ネットワークの遅延についてはゼロにはできませんが3Gから5Gの技術革新により、より低遅延になってきております。

  • 3Gで100ms(ミリ秒)未満程度
  • 4Gで 50ms(ミリ秒)未満程度
  • 5Gで 1ms(ミリ秒)未満程度
  • 「5G(第5世代移動体通信システム)」はとんでもなく低遅延で大容量のデータを扱えます。

    • 3G 速度は最大で 数10Mbps程度
    • ※ギガはメガの1000倍

    • 4G 速度は最大で 1Gbps程度
    • 5G 速度は最大で 数10Gbps程度
    • しかし5Gにも弱点があり、
      4Gよりも5Gは建物内へ電波が届かないため、現在4Gで問題を抱えている方は、状況悪化はあっても改善は見込めないようです。残念。

      5Gと4Gの電波状況図


      ちなみに私の住む場所は4Gがほとんど届かない構造なので、スマホで通話ができません;
      したがって、部屋に引きこもった生活をした場合は5Gは必要ないのかもしれません。

      次回も情報設計に関係した話題をお届け致します。
      デジマースのネモトでした。

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